Java基础 - Java基础——JMH微基准测试 - 《Java》

概述
依赖库
JMH注解
图形化
- 图形工具
- JMH Visualizer

概述

JMH 的全名是 Java Microbenchmark Harness，它是由 Java 虚拟机团队开发的一款用于 Java 微基准测试工具。

依赖库

https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core

        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-core -->
        <dependency>
            <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
            <artifactId>jmh-core</artifactId>
            <version>1.35</version>
        </dependency>
        <!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.openjdk.jmh/jmh-generator-annprocess -->
        <dependency>
            <groupId>org.openjdk.jmh</groupId>
            <artifactId>jmh-generator-annprocess</artifactId>
            <version>1.35</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

出现Exception in thread “main” java.lang.RuntimeException: ERROR: Unable to find the resource: /META-INF/BenchmarkList问题,
问题就在于：jmh-generator-annprocess依赖的scope配置为test，此时表示该依赖仅仅在测试阶段会参与进来，包括测试代码的编译，执行。
由于这个依赖并不用于生产，我们可以将scope设置为provided

JMH注解

@BenchmarkMode

JMH使用@BenchmarkMode这个注解来声明运行模式，BenchmarkMode既可以在class上进行注解设置，也可以在基准方法上进行注解设置，方法中设置的模式将会覆盖class注解上的设置，同样，在Options中也可以进行设置，它将会覆盖所有基准方法上的设置。JMH为我们提供了四种运行模式：


AverageTime（平均响应时间）	要用于输出基准测试方法每调用一次所耗费的时间，也就是elapsed time/operation
Throughput（方法吞吐量）	则刚好与AverageTime相反，它的输出信息表明了在单位时间内可以对该方法调用多少次
SampleTime（时间采样）	采用一种抽样的方式来统计基准测试方法的性能结果，与我们常见的直方图几乎是一样的，它会收集所有的性能数据，并且将其分布在不同的区间中。
SingleShotTime	主要可用来进行冷测试，不论是Warmup还是Measurement，在每一个批次中基准测试方法只会被执行一次，一般情况下，我们会将Warmup的批次设置为0

@Benchmark

JMH对基准测试的方法需要使用@Benchmark注解进行标记，否则方法将被视为普通方法，并且不会对其执行基准测试

@Warmup

Warmup所做的就是在基准测试代码正式度量之前，先对其进行预热，使得代码的执行是经历过了类的早期优化、JVM运行期编译、JIT优化之后的最终状态，从而能够获得代码真实的性能数据。

参数说明

timeUnit：时间的单位，默认的单位是秒；
iterations：预热阶段的迭代数；
time：每次预热的时间；
batchSize：批处理大小，指定了每次操作调用几次方法。 ```java @Warmup(

iterations = 5,

time = 1,

timeUnit = TimeUnit.SECONDS)

代码预热总计 5 秒（迭代 5 次，每次一秒）。预热过程的测试数据，是不记录测量结果的。
<a name="sUeKq"></a>
### @Measurement
Measurement则是真正的度量操作，在每一轮的度量中，所有的度量数据会被纳入统计之中（预热数据不会纳入统计之中）
```java
    @Measurement( 
    iterations = 5,
    time = 1,
    timeUnit = TimeUnit.SECONDS)

fork

fork 的值一般设置成 1，表示只使用一个进程进行测试；如果这个数字大于 1，表示会启用新的进程进行测试；但如果设置成 0，程序依然会运行，此时在用户的 JVM 进程上运行

Threads

fork 是面向进程的，而 Threads 是面向线程的。指定了这个注解以后，将会开启并行测试。如果配置了 Threads.MAX，则使用和处理机器核数相同的线程数。

@Setup

@Setup会在每一个基准测试方法执行前被调用，通常用于资源的初始化

@TearDown

@TearDown则会在基准测试方法被执行之后被调用，通常可用于资源的回收清理工作

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)
@State(Scope.Thread)
@Fork(1)
@OutputTimeUnit(TimeUnit.MILLISECONDS)
@Warmup(iterations = 3)
@Measurement(iterations = 5)
public class StringBuildTest {
    String string = "";
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    @Benchmark
    public String stringAdd() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            string = string + i;
        }
        return string;
    }
    @Benchmark
    public String stringBuilderAppend() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            stringBuilder.append(i);
        }
        return stringBuilder.toString();
    }
    public static void main(String[] args) throws RunnerException {
        Options opt = new OptionsBuilder()
            .include(StringBuildTest.class.getSimpleName())
            .build();
        new Runner(opt).run();
    }
}

连接池测试

使用连接池和不使用连接池，它们之间的性能差距到底有多大呢？下面是一个简单的 JMH 测试例子（见仓库），进行一个简单的 set 操作，为 redis 的 key 设置一个随机值。

@Fork(2) 
@State(Scope.Benchmark) 
@Warmup(iterations = 5, time = 1) 
@Measurement(iterations = 5, time = 1) 
@BenchmarkMode(Mode.Throughput) 
public class JedisPoolVSJedisBenchmark { 
    JedisPool pool = new JedisPool("localhost", 6379); 
    @Benchmark 
    public void testPool() { 
        Jedis jedis = pool.getResource(); 
        jedis.set("a", UUID.randomUUID().toString()); 
        jedis.close(); 
    } 
    @Benchmark 
    public void testJedis() { 
        Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379); 
        jedis.set("a", UUID.randomUUID().toString()); 
        jedis.close(); 
    } 
...

图形化

Options opt = new OptionsBuilder() 
    .resultFormat(ResultFormatType.JSON) 
    .build();

JMH 支持 5 种格式结果

TEXT 导出文本文件。
CSV 导出 csv 格式文件。
SCSV 导出 scsv 等格式的文件。
JSON 导出成 json 文件。
LATEX 导出到 latex，一种基于 ΤΕΧ 的排版系统。
图形工具
JMH Visualizer
https://jmh.morethan.io/
通过导出 json 文件，上传至 JMH Visualizer